Зарядник Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. 10

У меня сегодня выдался свободный вечерочек, и я решил немного поковыряться с лог-файлами зарядок аккумуляторов. Ковыряние прошло весьма успешно.

Во первых, я удалил (и даже не заметил, когда и как я это сделал) один очень нужный мне из последних отснятых лог-файлов. Печальный факт.

Во вторых, методом моделирования и расчётов я вычислил очень нужный параметр зарядника. Выделю этот момент особо:

значение напряжения, при котором следует прекращать зарядку Ni-MH аккумуляторов, составляет 1.47 В.

В самом начале, когда я только-что собрал зарядник, я устанавливал напряжение окончания зарядки равным 1.4 В. Аккумуляторы заряжались, вопросов не возникало.

Потом, в качестве эксперимента (или порыве алчности?) я установил это значение равным 1.5 В. Аккумуляторы так же заряжались и не проявляли никакой патологии. Собственно, если вы пролистаете подборку моих статей, то там на всех графиках видно, что зарядка заканчивается по достижению э.д.с. 1.5 В.

Конфуз случился как всегда в самый неподходящий момент.

Супруга попросила зарядить аккумуляторы для фотика — там у них на работе кому-то какой-то юбилей собирались отмечать. Короче, возникла естественная необходимость нафотать для истории пьяные рожи. Ну, как без этого!

Проблем нет! Зарядить аккумы — дело не хитрое.

Я знаю, что NiMH и NiCd аккумы лучше заряжать не заранее за несколько дней, а непосредственно перед самым их использованием. Или хотя бы за день.

Кроме того, я знаю, что мой зарядник разряжает аккумы, а потом заряжает, примерно сутки или чуть больше. Значит, за два дня до часа Х, я должен поставить их на зарядку.

Ставлю.

Проходят сутки. Аккумуляторы разрядились и начали заряжаться.

Пошли вторые сутки. Аккумуляторы продолжают заряжаться. Я немного напрягся.

Прошло еще часов 6-8, аккумуляторы заряжаются. Я начинаю нервничать. Что происходит?

Успокаивает только одно — что бы там ни происходило, пишется лог…

Супруга тоже начинает мелко сыпать на мозг. Время подходит к означенному сроку, а аккумы продолжают испытывать моё терпение на прочность.

Принимаю решение: оставить их как есть, пусть хоть зажарятся — вынимать не буду. Пришлось сбегать в магазин купить комплект обычных батарек АА, как резерв, если аккумы не созреют к сроку.

И в тот момент, когда батарейки были куплены и доставлены домой, аккумуляторы известили, что наконец-то они насытились.

Ну, славатебехоспади! Ура!

Жена ушла на торжество со свежезаряженными аккумуляторами и с комплектом батареек. А я сел строить графики и смотреть — чё за фигня такая?

Оказалось, что аккумуляторы по достижению напряжения чуть-чуть меньшего, чем 1.5 В (1.5 В — это критерий окончания зарядки), вышли на какой-то стационарный режим.

К сожалению, результаты измерений и вычислений для одного аккумулятора я безвозвратно потерял. А график разрядки-зарядки для второго выглядят вот так:

(График для первого аккумулятора выглядит примерно так же)

На графике видно, что после примерно 90000 секунд напряжение э.д.с. аккумулятора (синий трек «E») перестало расти. И это продолжалось примерно 40-45 тысяч секунд (11-12 часов).

Понятно, что такого быть не должно. Понятно, что нужно снижать значение напряжения окончания зарядки. Вопрос — снижать до какого значения?

Я написал прогу на Питоне, которая тупо моделирует поведение зарядника на основе лог-файлов. Прога подсчитывает емкость аккумулятора при зарядке, но окончанием зарядки является не сам факт окончания, а остановка проги по достижению определённого значения напряжения.

Благо, у меня накоплено несколько лог-файлов. Я не думаю, что от одного цикла зарядки до другого емкость аккумулятора сильно меняется. (Я не беру тренировочно-восстанавилвающие циклы, там реально емкость увеличивается.) Поэтому, сравнивая нормальные циклы одно и того же аккумулятора друг с другом, можно утверждать, что ёмкость есть величина постоянная.

Так и поступим!

Я «от фонаря» задал значение 1.45 В и посчитал ёмкость для нескольких циклов у двух аккумуляторов. Как ожидалось, вычисленное значение емкости отличались не больше, чем на 5%.

Для сравнения — ёмкость тех же аккумуляторов, посчитанная по полному времени зарядки могла отличаться в два и более раз. А емкость аккумуляторов для торжества, так вообще потеряла разумные пределы — ну что это такое:

Зарядка:
 длительность t = 22:22:48 (80568 сек.)
 ёмкость Q = 5113.97 мА*час
 энергия A = 27220.50 Дж

Явно какая-то лажа. Реальная емкость не может быть равной 5000 мА*часов для немолодого аккумулятора, с заявленной ёмкостью 2500 мА*час.

Хорошо. Я взял следующее значение напряжения окончания зарядки равным 1.48 В, и еще раз посчитал ёмкость аккумулятора.

На этот раз емкость аккумулятора для разных циклов разъехалась. Мне уже сейчас не воспроизвести полученные цифры, но могу однозначно сказать, что даже не глаз было заметное различие.

Я уменьшил напряжение до 1.47 В, и ёмкости опять сгруппировались около одного значения.

Вот, полученные значения ёмкости для аккумулятора, который готовился для торжества: 2306, 2310, 2386, 2328 и 2373 мА*час. Помимо ёмкости, программа вычисляла ещё и время зарядки. Соответственно, время зарядки составило: 36.2, 36.0, 37.0, 36.6 и 37.0 тысяч секунд. То есть примерно по 10 часов, а никак не 22 часа с лишним (см. выше).

Я провёл те же вычисления для другого аккумулятора. И тоже получил «кучные» результаты. Расчеты для третьего аккумулятора так же подтвердили мои предположения.

В общем, для температуры окружающей среды 24 ℃ напряжение окончания зарядки должно составлять 1.47 В.

Отличная работа! Пойду корректировать программный код для зарядника.

Реклама

4 responses to “Зарядник Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. 10

  1. А что если на всякий случай добавить прекращение зарядки при условии прекращения роста напряжения в течении скажем, нескольких часов? Ну и видимо придется опять таки привязать это к температуре…

    • В принципе можно. Я тоже уже думал на эту тему. Но как-то ничего практического не надумал.

      Проблема в том, что по окончании зарядки у некоторых аккумуляторов (особенно поизношенных) прирост напряжения такой, что его очень сложно поймать даже на часовом промежутке.

      Я пробовал по логам что-то вразумительное вычислить, но … к сожалению, ничего не получилось.

      Причиной провала является слишком низкая разрешающая способность АЦП — 10 разрядов.

      Практически это выглядит так, что при достижение квантового уровня (уровня переключения) на выходе АЦП наблюдается «болтанка»: код прыгает туда-сюда. Потом может возникнуть пауза на несколько тысяч секунд. А после паузы, может опять случиться болтанка и напряжение вернётся на свой пред-предыдущий уровень. Постоит там сколько тысяч секунд, и снова через болтанку подскочит вверх на один разряд АЦП.

      Даже если всё это дело усреднить каким-нибудь окном (скажем так — с количеством отсчётов 5-10 тыс), то возникает другая проблема — прирост по третьему-четвёртому знаку.

      Задача, наверно, в принципе решаемая. Мы же визуально можем определить еле уловимый излом на треке напряжения при зарядке.

      Но практически реализовать этот алгоритм довольно-таки сложно из-за разнообразия аккумуляторов. У одних аккумуляторов в конце зарядки наблюдается резкое увеличение напряжения, а у других — наоборот — происходит какая-то стагнация.

      У Ni-MH аккумуляторов, в отличие от Li-Ion, напряжение (эдс!) при зарядке изменяется в значительно меньшем диапазоне. Практически от 1.35 В (у аккумулятора, заряженного примерно наполовину) и до 1.47 В (у полностью заряженного).

      Мало того, примерно в средине процесса зарядки у некоторых аккумуляторов тоже происходит стабилизация напряжения. И только уже ближе к концу зарядки оно снова начинает расти. Вот как тут определить — где окончание зарядки, а где нет?

      То есть не всё так однозначно. Жизнь оказалась намного сложнее, чем я предполагал.

      Но чем сложнее, тем интереснее жить. (До разумных пределов, разумеется. Затянувшееся житие в обстановке превышенной сложности чревато «выученной беспомощностью». А от туда выход очень сложный. Немало ушедших туда граждан так и не вернулось. Вот такая она — жизнь-жопа!)

  2. Я почему вспомнил — как-то долго собирал и отлаживал схемку на жутко дорогой и капризной max713 которую потом успешно убил статикой…Так вот у неё был подобный принцип.
    Можно ещё считать энергию переданную в АКБ с учетом возможного КПД процесса и жестко ограничить «кипячение» таким образом.

    • Ой, Руслан, даже не знаю, что и ответить Вам 🙂

      Наверно, можно делать и так, как Вы предлагаете.

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s